כיצד לחשב מסיסות: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: Jason Gerald | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-15 08:15

בכימיה משתמשים במסיסות לתיאור המאפיינים של תרכובות מוצקות המעורבות ומתמוססות לחלוטין עם נוזל מבלי להשאיר חלקיקים בלתי מסיסים. רק תרכובות מיוננות (טעונות) יכולות להתמוסס. לנוחותכם, תוכלו פשוט לשנן כמה כללים או לעיין ברשימה כדי לראות אם רוב התרכובות המוצקות יישארו מוצקות כשהן מונחות במים או יתמוססו בכמויות גדולות. למעשה, כמה מולקולות יתמוססו גם אם אינך יכול לראות את השינוי. על מנת שהניסוי יתקיים בצורה מדויקת, עליך לדעת כיצד לחשב את הכמות המומסת.

שלב

שיטה 1 מתוך 2: שימוש בכללים מהירים

שלב 1. למד תרכובות יוניות

בדרך כלל לכל אטום יש מספר מסוים של אלקטרונים. עם זאת, לפעמים אטומים צוברים או מאבדים אלקטרונים. התוצאה היא א יוֹן שהוא טעון חשמלית. כאשר יון טעון שלילי (בעל אלקטרון אחד נוסף) נתקל ביון טעון חיובי (מאבד אלקטרון), שני היונים מתחברים יחד כמו הקטבים החיוביים והשליליים של מגנט, ומייצרים תרכובת יוני.

• יונים טעונים שלילית נקראים אניון, בעוד היון הטעון החיובי נקרא קטיון.
• בנסיבות רגילות, מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים באטום ובכך שולל את המטען החשמלי שלו.

שלב 2. להבין את נושא המסיסות

מולקולות מים (ח₂O) בעל מבנה יוצא דופן הדומה למגנט. לקצה האחד יש מטען חיובי, בעוד שהקצה השני טעון שלילי. כאשר תרכובת יונית מונחת במים, "מגנט" המים יקיף אותו וינסה למשוך ולהפריד בין היונים החיוביים והשליליים. הקשרים בכמה תרכובות יוניות אינם חזקים במיוחד. מתחם כזה מסיס במים כי מים יפרידו בין היונים וימיסו אותם. לתרכובות אחרות יש קשרים חזקים יותר כך אינו מסיס במים למרות היותו מוקף במולקולות מים.

לתרכובות שונות אחרות יש קשרים פנימיים שהם חזקים לא פחות מכוח המים שמושכים את המולקולות. תרכובות כאלה נקראות מעט מסיס במים כי חלק גדול מהמתחם נמשך למים, אך השאר עדיין מתמזג.

שלב 3. למד את הכללים בנושא מסיסות

אינטראקציות בין אטומיות מורכבות למדי. לא ניתן לראות באופן אינטואיטיבי תרכובות מסיסות או בלתי מסיסות במים. מצא את היון הראשון במתחם שחיפש ברשימה למטה כדי לקבוע את התנהגותו. לאחר מכן, בדוק אם יש יוצאים מן הכלל כדי לוודא שליון השני אין אינטראקציות יוצאות דופן.

• לדוגמה, כדי לבדוק את סטרונטיום כלוריד (SrCl₂), חפש את Sr או Cl בשלבים המודגשים להלן. Cl הוא "בדרך כלל מסיס במים", לכן בדוק את הבא עבור חריגים. Sr אינו נכלל בחריג כך ש- SrCl₂ בהחלט מסיס במים.
• החריגים הנפוצים ביותר לכל כלל מפורטים להלן. ישנם עוד כמה יוצאים מן הכלל, אך סביר להניח שהם לא יימצאו במעבדה או בשיעור כימיה באופן כללי.

שלב 4. ניתן להמיס תרכובות אם הן מכילות מתכות אלקליות, כולל Li⁺, Na⁺, ק⁺, Rb⁺, ו- Cs⁺.

יסודות אלה ידועים גם כאלמנטים קבוצת IA: ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום וצסיום. כמעט כל התרכובות המכילות אחת מהיונים הללו מסיסות במים.

• יוצא מן הכלל:

  לי₃פו₄ לא מסיס במים.

שלב 5. NO. תרכובות₃^-, ג₂ח₃או₂^-, לא₂^-, ClO₃^-, ו- ClO₄^- מסיס במים.

השמות הם בהתאמה יוני ניטראט, אצטט, ניטריט, כלור ופראכלורט. שים לב שאצטט מתקצר לעיתים קרובות ל- OAC.

• יוצא מן הכלל:

  Ag (OAc) (כסף אצטט) ו- Hg (OAc)₂ (כספית אצטט) אינו מסיס במים.

• AgNO₂^- ו- KClO₄^- רק "מסיס מעט במים".

שלב 6. תרכובות Cl^-, בר^-, ואני^- בדרך כלל מסיס מעט במים.

יוני כלוריד, ברומיד ויודיד יוצרים תמיד תרכובות מסיסות במים הנקראות מלחי הליד.

• יוצא מן הכלל:

  אם אחד מהיונים הללו קושר את יון הכסף Ag⁺, כספית Hg₂²⁺, או להוביל Pb²⁺, התרכובת המתקבלת אינה מסיסה במים. אותו דבר לגבי המתחם הפחות נפוץ, כלומר זוג ה- Cu⁺ ותליום טל⁺.

שלב 7. תרכובות המכילות SO₄^2- בדרך כלל מסיס במים.

יון הסולפט יוצר בדרך כלל תרכובות מסיסות במים, אך ישנם כמה יוצאים מן הכלל.

• יוצא מן הכלל:

  יון סולפט יוצר תרכובות בלתי מסיסות במים עם: סטרונטיום Sr²⁺, בריום בא²⁺, להוביל Pb²⁺, כסף Ag⁺, סידן Ca²⁺, רדיום רא²⁺, וכסף דיאטומי Ag₂²⁺. שים לב כי כסף סולפט וסידן סולפט הם מסיסים מספיק עד שחלקם מכנים אותם מעט מסיסים במים.

שלב 8. תרכובות המכילות OH^- או S.^2- לא מסיס במים.

היונים לעיל נקראים הידרוקסיד וגופרית.

• יוצא מן הכלל:

  זוכרים לגבי המתכות האלקליות (קבוצות I-A) ובאיזו קלות יונים מיסודות בקבוצות אלו יוצרים תרכובות מסיסות במים? לי⁺, Na⁺, ק⁺, Rb⁺, ו- Cs⁺ ייצור תרכובות מסיסות במים עם יוני הידרוקסיד או סולפיד. בנוסף, הידרוקסידים יוצרים גם מלחים מסיסים במים עם יוני אדמה אלקליין (קבוצה II-A): סידן Ca²⁺, סטרונטיום Sr²⁺, ובריום בא²⁺. שים לב שלתרכובות המופקות מהידרוקסידים ומארצות אלקליין עדיין יש מספיק מולקולות המחוברות יחדיו עד שלפעמים הן נקראות "מסיסות מעט במים".

שלב 9. תרכובות המכילות CO₃^2- או פו₄^3- לא מסיס במים.

בדיקה נוספת לגבי יוני פחמתי ופוספט. אתה כבר צריך לדעת מה יקרה למתחם של היונים.

• יוצא מן הכלל:

  יונים אלה יוצרים תרכובות מסיסות במים עם מתכות אלקליות, כלומר Li⁺, Na⁺, ק⁺, Rb⁺, ו- Cs⁺, כמו אמוניום NH₄⁺.

שיטה 2 מתוך 2: חישוב מסיסות באמצעות K_sp

שלב 1. מצא את קבוע המסיסות של המוצר K_sp.

לכל מתחם יש קבוע אחר, תצטרך לחפש אותו בטבלה בספר הלימוד שלך או באינטרנט. מכיוון שהערכים נקבעים בניסוי, טבלאות שונות יכולות להציג קבועים שונים. מומלץ מאוד להשתמש בטבלאות בספר הלימוד אם יש לך אותן. אלא אם צוין אחרת, רוב הטבלאות מניחות שהטמפרטורה היא 25 ºC.

לדוגמה, אם מה שנמס הוא עופרת יוד ביד₂, כתוב את קבוע המסיסות של המוצר. כאשר מתייחסים לטבלה ב bilbo.chm.uri.edu, השתמש בקבוע 7, 1 × 10^–9.

שלב 2. רשום את המשוואה הכימית

ראשית, קבע את התהליך שבו התרכובת נפרדת ליונים כשהיא מומסת. לאחר מכן, כתוב את המשוואה הכימית עם K_sp מצד אחד והיונים המרכיבים מצד שני.

• לדוגמה, מולקולת PbI₂ מתחלקים ליונים Pb²⁺, אני^-, ואני יונים^-. (אתה רק צריך לדעת או לחפש את המטען על יון אחד מכיוון שלתרכובת בכללותה יש מטען ניטרלי.)
• כתוב את המשוואה 7, 1 × 10^–9 = [Pb²⁺][אני^-]²

שלב 3. שנה את המשוואה לשימוש במשתנה

כתוב מחדש את המשוואה כבעיה אלגברית פשוטה באמצעות ידע במספר המולקולות והיונים. במשוואה זו x הוא מספר התרכובות המסיסות. כתוב מחדש את המשתנים המייצגים את מספר כל יון בצורה x.

• בדוגמה זו המשוואה נכתבת מחדש כ- 7, 1 × 10^–9 = [Pb²⁺][אני^-]²
• מכיוון שיש יון עופרת אחד (Pb²⁺) בתרכובת מספר המולקולות של התרכובת המומס שווה למספר יוני העופרת החופשיים. עכשיו נוכל לכתוב [Pb²⁺] נגד x.
• מכיוון שיש שני יוני יוד (I^-) עבור כל יון עופרת, ניתן לכתוב את מספר אטומי היוד כ- 2x.
• כעת המשוואה היא 7, 1 × 10^–9 = (x) (2x)²

שלב 4. קח בחשבון יונים אחרים הקיימים בדרך כלל במידת האפשר

דלג על שלב זה אם התרכובת מומסת במים טהורים. כאשר תרכובת מומסת בתמיסה שכבר מכילה אחד או יותר מהיונים המרכיבים ("יונים נפוצים") מסיסותה תגדל באופן משמעותי. האפקט היוני הכללי נראה בצורה הטובה ביותר בתרכובות שאינן מסיסות במידה רבה במים. במקרה זה ניתן להניח שרוב היונים בשיווי משקל מגיעים מיונים שכבר קיימים בתמיסה. כתוב מחדש את המשוואה כדי שהתגובה תכלול את הריכוז הטוחני הידוע (שומות לליטר או M) של היון שכבר קיים בתמיסה, ובכך יחליף את הערך של x המשמש ליון.

לדוגמה, אם תרכובת יודיד העופרת מומסת בתמיסה המכילה 0.2 M עופרת כלוריד (PbCl₂) ואז המשוואה תהיה 7, 1 × 10^–9 = (0, 2M+x) (2x)². ואז, מכיוון ש- 0.2 M הוא ריכוז מרוכז יותר מ- x, ניתן לכתוב את המשוואה מחדש כ- 7.1 × 10^–9 = (0, 2M) (2x)².

שלב 5. פתור את המשוואה

פתרו את x כדי לגלות עד כמה התרכובת מסיסה במים. מכיוון שכבר נקבע קבוע המסיסות, התשובה היא מבחינת מספר השומות של התרכובת המומסת לליטר מים. ייתכן שיהיה עליך מחשבון כדי לחשב את התשובה הסופית.

• התשובה הבאה היא למסיסות במים טהורים, ללא היונים הנפוצים.
• 7, 1×10^–9 = (x) (2x)²
• 7, 1×10^–9 = (x) (4x²)
• 7, 1×10^–9 = 4x³
• (7, 1×10^–9) 4 = x³
• x = ((7, 1 × 10^–9) ÷ 4)
• x = 1, 2 x 10^-3 שומות לליטר יתמוססו. כמות זו כה קטנה עד שהיא לא מסיסה במים.